과학자들은 태양의 채층 전체에서 발생하는 플라즈마 제트 뒤에 숨은 과학을 밝혀냈습니다.

이러한 제트 또는 가시는 얇은 풀과 같은 플라즈마 구조로 나타나며 표면에서 지속적으로 분출한 다음 중력에 의해 아래로 떨어집니다. 이 가시가 운반할 수 있는 에너지와 운동량의 양은 태양과 플라즈마의 천체 물리학에서 근본적으로 중요합니다. 태양풍이 플라즈마를 공급하여 태양 대기를 섭씨 100만 도까지 가열하는 과정은 미스터리로 남아 있습니다.

정부 산하 독립 연구소인 인도 천체 물리학 연구소의 천문학자들이 주도하고 있습니다. 인도와 영국의 다학문 연구원 팀은 실험실 실험을 비유로 사용하여 태양의 “가시”의 기원을 설명했습니다. 그들은 스피커 위에서 여기될 때 페인트 제트 뒤에 있는 물리학이 태양 플라즈마 제트와 유사하다는 것을 발견했습니다.

검경 역학의 기본 물리학을 탐구하기 위해 팀은 확성기로 눈을 돌렸습니다. 베이스 트위터는 영화에서 들리는 윙윙거리는 소리와 같은 낮은 주파수의 흥분에 반응합니다. 스피커 위에 액체를 올려놓고 음악을 틀면 액체의 자유표면이 일정 주파수 이후 불안정해지며 진동하기 시작한다. 자연에서 관찰되는 ‘패러데이 흥분’의 좋은 예는 짝짓기 쇼 중 부분적으로 물에 잠긴 수컷 악어의 등에 물방울이 튀는 것입니다. 그러나 페인트나 샴푸와 같은 액체는 긴 폴리머 사슬이 방향을 지정하기 때문에 스피커를 흔들 때 중단 없이 분사됩니다.

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이 기사의 저자는 이러한 페인트 제트의 기초가 되는 물리학이 태양열 플라즈마 제트와 유사해야 한다는 것을 깨달았습니다. 그런 다음 그들은 그러한 플라즈마 제트를 생성하는 데 무엇이 필요한지 물었습니다. 인도 천체 물리학 연구소(IIA)의 Sahel Dey와 이 연구의 첫 번째 저자는 다음과 같이 설명했습니다. 속성은 방향에 따라 다릅니다. 공간에서.” 수학적으로도 관련된 응력을 처리하는 데 유사점이 있지만 분명한 차이점도 있습니다.

“태양 가시와 스피커의 코팅 제트 간의 광학적 유사성을 바탕으로 우리는 태양 플라즈마의 최신 수치 시뮬레이션을 사용하여 태양 자기장의 역할을 조사했습니다. 동시에 우리는 폴리머 솔루션에서 패러데이 파동에 대한 슬로우 모션 비디오 이미징을 사용하는 폴리머 사슬.” 실험실 실험이 수행된 Azim Premji University의 공동 저자 Murthy OVSN. 그들은 제트가 태양의 자기장의 불안정성과 고분자 용액의 고분자 사슬의 불안정성에 대해 손상되지 않고 보존된다는 것을 발견했으며 이 연구는 2022년 3월 3일 Nature Physics 저널에 발표되었습니다.

과학자들은 눈에 보이는 태양 표면(광권) 아래의 플라즈마가 바닥에 있는 뜨거운 냄비에 끓는 물과 같이 항상 대류 상태에 있음을 보여주었습니다. 이것은 궁극적으로 고밀도 코어로 방출되는 원자력 에너지에 의해 구동됩니다. 대략적인 대류는 가시적 태양 원반 위의 얕고 반투명한 층인 태양 채층으로 플라즈마를 주기적이지만 강력한 차동으로 제공합니다. 채층은 광구의 플라즈마보다 500배 가볍습니다. 따라서 악어 벨로우즈와 달리 아래에서 오는 이러한 강력한 발차는 얇은 깃털 또는 스피큘의 형태로 초음파 속도로 채층의 플라즈마를 바깥쪽으로 쏘아 올립니다.

엉겅퀴는 모든 크기와 속도로 제공됩니다. 태양계의 현재 합의는 짧은 가시 뒤에 있는 물리학이 더 길고 빠른 가시의 물리학과 다르다는 것입니다.

이 연구는 태양 대류가 그 자체로 짧고 긴 모든 종류의 제트를 형성할 수 있다는 것을 보여주기 위해 이 일반적인 믿음에 도전했습니다. 교신저자이자 IIA의 수석 연구원인 Piyali Chatterjee는 “이 시뮬레이션은 이전 연구보다 더 현실적인 매개변수 범위를 탐색했기 때문에 제트 범위를 재현할 수 있었습니다.”라고 말했습니다. 팀 구성원은 JNCASR(벵갈루루) 국립 슈퍼컴퓨팅 임무 시설을 포함하여 모두 인도에서 온 3개의 서로 다른 슈퍼컴퓨터를 사용하여 대규모 병렬 과학 코드를 실행했습니다.

국제감사원(IIA)의 안나푸르니 수브라마니아(Annapurni Subramaniam) 소장은 “태양의 천문학자들과 응집물질 실험 전문가들이 한자리에 모인 이 소설은 이해할 수 없는 태양 이상 현상의 근본 원인을 밝힐 수 있었다. 물리적으로 이질적인 현상은 보다 다학제적 협력을 위한 추진력이 될 것입니다.”

인도 벵갈루루의 팀에는 IIA 및 IISc의 박사 과정 학생인 Mr. Sahel Dey, IIA의 Piyali Chatterjee 박사 및 Azim Premji University의 Murthy OVSN 박사가 포함됩니다. 영국 팀은 Aberystwyth 대학의 Mariana Corsos 박사, Queen’s University Belfast의 Jiajia Liu 박사와 Chris Nelson, 영국 Sheffield 대학의 Robertus Erdelli 교수로 구성되어 있습니다.